Elaboration et caractérisations de couches minces piézoélectriques d'oxyde de zinc sur silicium obtenues par pyrolyse d'un aérosol généré par ultrasons : application à la réalisation d'accéléromètres et d'un résonateur piézoélectriques

Elaboration and characterizations of zno piezoelectric thin films on silicon obtained by pyrolisis of an aerosol produced by ultrasonic waves. Application to realization of piezoelectric accelerometers and resonators

• Auteur / Autrice : Patrice Rey
• Direction : Michel Labeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique physique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Proprietes mecaniques et thermiques

Couche mince

Pyrolyse

Cvd

Orientation preferentielle texture

Resistivite

Piezoelectricite

Accelerometre

Resonance resonateur

Résumé

Des couches minces d'oxyde de zinc ont ete elaborees sur des substrats de silicium par un procede simple et economique, compatible avec une production de serie, utilisant la pyrolyse d'un aerosol genere par ultrasons (procede pyrosol). Des conditions particulieres de depot ont permis d'obtenir des couches tres texturees, l'axe c de la maille hexagonale de zno etant dirige perpendiculairement au substrat. Un dopage avec le cuivre et un traitement thermique ont permis d'atteindre des resistivites de l'ordre de 10#1#2 ohm. Cm. Ces deux proprietes reunies ont permis d'utiliser ces couches comme les elements sensibles d'accelerometres et de resonateurs piezoelectriques. L'efficacite piezoelectrique a ete caracterisee par un coefficient r dont la valeur pour les couches elaborees est d'environ la moitie de celle du monocristal. Les accelerometres realises constitues d'une poutre de silicium de quelques centimetres de longueur encastree a une extremite et ayant une frequence propre de vibrations d'environ 1 khz, presentent une sensibilite en charges constante de quelques pc/g jusqu'a des frequences inferieures au hertz. Quant au resonateur realise, il est constitue d'une poutre de silicium, recouverte d'une couche mince de zno piezoelectrique et libre de se mouvoir en flexion sous l'action d'un champ electrique sinusoidal applique transversalement. Il presente un coefficient de couplage electromecanique d'environ 5. 10##3 dont la valeur correspondante pour la couche mince piezoelectrique est de l'ordre de 80. 10##3 soit environ la moitie de celle du monocristal